DE60214429T2

DE60214429T2 - Drehbares gelenksystem

Info

Publication number: DE60214429T2
Application number: DE60214429T
Authority: DE
Inventors: Paul Nesbit CRABTREE; Greg Germantown MARIK; Abraham Bartlett SALEHI; Kevin Bartlett WEAVER; Frantz Langlais; Denis Huten; Dennis Nesbit HARRISON
Original assignee: Smith and Nephew Inc
Current assignee: Smith and Nephew Inc
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2022-12-21
Also published as: US20050107886A1; US20090125116A1; EP1460977B1; US9693868B2; US8545570B2; CA2471000A1; US9381087B2; US9056012B2; US20130325135A1; EP1460977A2; ES2271368T3; DE60214429D1; AU2002364107A1; AU2002364107B2; US20150245915A1; US20160287399A1; CA2471000C; US7572292B2; JP2005514157A; WO2003059203A9

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf prothetische Gelenke und insbesondere auf ein achsgeführtes Gelenk, das die natürliche Kinematik des Gelenks ermöglicht. Der nächste Stand der Technik ist EP-A-1447060, was auf dem Stand der Technik gemäß Artikel 54(3) EPÜ beinhaltet ist.
Allgemeiner Stand der Technik
Bei der primären Kniegelenkersatzoperation bringt ein Chirurg typischerweise zwei prothetische Komponenten an der Knochenstruktur des Patienten an; eine erste an dem Femur des Patienten und eine zweite an der Tibia des Patienten. Diese Komponenten sind typischerweise als die Femurkomponente bzw. die Tibiakomponente bekannt. Bei einer typischen primären Kniegelenkersatzoperation sind die Bänder und Sehnen ausreichend unversehrt, um die Bewegung des Knies zu kontrollieren.
Die Femurkomponente wird nach geeigneter Resektion des Femurs auf einem distalen Femur eines Patienten platziert. Die Femurkomponente ist gewöhnlich metallisch und weist eine hoch polierte äußere kondylären Gelenkoberfläche, die üblicherweise J-förmig ist, auf.
Eine übliche Art einer Tibiakomponente verwendet eine Schale oder einen Kopf, die/der einer beschnittenen proximalen Tibia des Patienten entspricht. Die Tibiakomponente umfasst ebenfalls gewöhnlich einen Schaft, der sich in einem Winkel zu dem Kopf erstreckt, um sich in einen chirurgisch gebildeten Einlass in dem Knochenmarkkanal des Patienten zu erstrecken. Die Tibiakomponente und der Tibiaschaft sind beide gewöhnlich metallisch.
Ein Kunststoff- oder Polymereinsatz oder -lager (oftmals aus ultrahochmolekularem Polyethylen oder UHMWPE) passt zwischen die Schale der Tibiakomponente und die Femurkomponente. Dieser Tibiaeinsatz stellt eine Oberfläche bereit, an der der kondyläre Femurkomponentenabschnitt ein Gelenk bildet – sich mit grober Bewegung im Allgemeinen entsprechend der Bewegung des Femurs relativ zu der Tibia bewegt.
Bei einigen Knieprothesen begibt sich der Tibiaeinsatz relativ zu der Tibiaschale ebenfalls in eine Bewegung. Derartige Bewegung kann eine gleitende Translations- und/oder Drehbewegung relativ zu dem Tibiakopf sein. Bei anderen Arten von Knieprothesen mit Tibiaeinsätzen können sich die Tibiaeinsätze relativ zu dem Tibiakopf und/oder der Femurkomponente in andere Arten der Bewegung begeben.
Eine Revisionsoperation ist erforderlich, wenn die primäre Prothese versagt. In den meisten Revisionsfällen sind zusätzliche Stabilisierung und Struktur notwendig, um Knochen- und Weichgewebeverlust auszugleichen. Zum Beispiel können die Femur- und die Tibiakomponenten dicker sein, um den Knochenverlust zu kompensieren. Die Femurkomponente kann einen Schaft umfassen, der sich im Allgemeinen um etwa sechs Grad abweichend von der Senkrechten von dem Basisabschnitt der Femurkomponente erstreckt, um sich in einen chirurgisch gebildeten Einlass in dem Knochenmarkkanal des Patienten zu erstrecken. Um eine erhöhte Stabilisierung bereitzustellen, kann eine Hülse auf der Femurkomponente und ein passender Stab auf der Tibiakomponente bereitgestellt werden, wobei ein so genannter Scharnierknieersatz geschaffen wird.
In einigen Fällen erfordert der Verlust von Weichgewebe in dem Knie die Verwendung einer verknüpften oder achsgeführten Knieprothese. Die drei häufigsten Anzeichen dafür, dass ein achsgeführtes Knie notwendig ist, sind: (1) in einer zunehmenden Anzahl an Revisionsfällen verliert der Patient zu viel Knochen und Weichgewebe, um ein Scharnierknie zu verwenden; (2) ein Krebsforscher kann gezwungen sein, einen großen Abschnitt eines Knochens zu beschneiden, um einen Tumor zu entfernen; und (3) bei Traumaanwendungen sind oftmals der distale Femur oder die proximale Tibia gebrochen worden und müssen ersetzt werden.
Frühe achsgeführte Knie wurden fixiert, was keine interne-externe Drehung ermöglichte. Diese Kräfte nicht adäquat handhaben konnte. Achsgeführte Rotationsprothesen haben dieses Versagen verringert, da diese achsgeführten Rotationsprothesen das interne-externe Drehmoment minimiert haben. Achsgeführte Kniesysteme stellen ein physikalisches Verknüpfungsglied von zwei Komponenten mit einer Tragachse bereit, so dass jede Medial-lateral- und Anterior-posterior-Stabilisierung von der Prothese bereitgestellt wird. Diese Systeme gehen ebenfalls auf verschiedene Grade von Knochenverlust ein. Während normaler Gelenkverbindung ist die Schwenkachse für die Tragachse in den Anterior-posterior- und Superior-inferior-Richtungen fixiert, so dass, wenn das Knie um die Tragachse gebeugt oder gestreckt wird, das Kontaktzentrum zwischen der Femur- und der Tibiakomponente fixiert ist. Dies verhindert ein Zurückrollen.
Eine Hauptsorge bei achsgeführten Knien ist das Simulieren der Bewegung eines natürlichen Kniegelenks. Die Bewegung eines natürlichen Knigelenks weist drei Translationen: anterior-posterior, medial-lateral und inferior-superior und drei Drehungen: Flexion-Extension, intern-extern und Abduktion-Adduktion auf. Die Bewegungen des Kniegelenks werden von der Form der Gelenkoberflächen der Tibia und des Femurs und der Orientierung der Hauptbänder des Kniegelenks, einschließlich der anterioren und posterioren Kreuzbänder und der medialen und lateralen Seitenbänder, als ein Vier-Kopplungs-System bestimmt. Knieflexion/-extension bezieht eine Kombination aus Rollen und Gleiten des Femurs auf dem Tibiakopf ein, die als Femur-Zurückrollen bezeichnet wird. Beim Zurückrollen während der Flexion, bewegt sich das Kontaktzentrum zwischen dem Femur und dem Tibiakopf posterior, was erhöhte Flexionsbereiche und erhöhte Effizienz des Extensormechanismus ermöglicht.
Gegenwärtige achsgeführte Knie ermöglichen typischerweise sowohl das Überklappen in die Flexions-Extensionsrichtung als auch die interne-externe Drehung, vollbringen dies aber durch das Beugen um eine starre Schwenkachse, die das Zurückrollen unterbindet. Einige Ausgestaltungen eines achsgeführten Knies weisen andererseits Mechanismen mit Achsführung auf, die das Zurückrollen ermöglichen, das Zurückrollen aber nicht kontrollieren. Kein bekanntes achsgeführtes Kniesystem ermöglicht und kontrolliert zugleich das Zurückrollen.
Während der präoperativen Planung ist das Ausmaß an Knochen- und Weichgewebeschäden nicht immer erkennbar. Da chirurgische Vorliebe typischerweise darin besteht, das Verfahren mit dem geringsten Eingriff zu verwenden, wird eine Revision mit einer Scharnierprothese im Gegensatz zu einem Knie mit Achsführung bevorzugt. Falls während der Operation ersichtlich wird, dass ein Knie mit Achsführung notwendig ist, wäre es vorzuziehen, dass die Achsführung Teil eines integrierten Systems wäre, so dass der Chirurg mit minimalen Unterbrechungen fortfahren kann. Gegenwärtige achsgeführte Systeme stehen für sich allein, so dass, wenn der Chirurg plant, ein Scharnierknie zu verwenden, aber während der Operation bemerkt, dass die zusätzliche Einschränkung eines achsgeführten Knies erforderlich ist, der Chirurg während des Verfahrens nicht zu einem achsgeführten Knie wechseln kann. Typischerweise muss der Chirurg stattdessen mit einem anderen Verfahren beginnen, was zu längeren Operationszeiten und größerem Risiko für den Patienten führt. Zusätzlich dazu erfordern gegenwärtige achsgeführte Knie, dass der Chirurg einen großen Abschnitt des Knochens des Patienten entfernt, um eine sachgerechte Implantation zu ermöglichen.
EP-A 0472475 offenbart ein prothetisches System zum Erfüllen der Funktion eines Kniegelenks.
Gegenwärtige achsgeführte Kniesysteme erfordern eine beträchtliche Menge eines Zusammenbaus während der Operation, um sicherzustellen, dass die verschiedenen Komponenten die richtige Größe haben und korrekt verbunden sind. Ein derartiger Zusammenbau braucht Zeit, ist mühsam und fehleranfällig und wendet die Aufmerksamkeit des Chirurgen von kritischeren Angelegenheiten, die unmittelbar mit der Gesundheit des Patienten verbunden sind, ab.
Somit besteht ein aktueller Bedarf an einer achsgeführten Knieprothese, die die natürliche Kinematik ohne exzessive Knochenentfernung bereitstellt. Es besteht ebenfalls ein Bedarf an einem achsgeführten Kniesystem, das mit den vorhandenen Knietotalersatzsystemen kompatibel ist. Schließlich besteht ein Bedarf an einem achsgeführten Kniesystem, das während der Operation weniger Zusammenbau erfordert.
Zusammenfassung der Erfindung
Methoden, Systeme und Vorrichtungen für den Ersatz eines Gelenks mit einem prothetischen System, das die natürliche Kinematik des Gelenks nachbildet, werden offenbart. Methoden, Systeme und Vorrichtungen gemäß der Erfindung ermöglichen nicht nur, sondern kontrollieren auch das Zurückrollen und die Kinematik der Prothese und somit des Gelenks und stellen sowohl eine natürliche Biomechanik als auch eine natürliche Leistung des Gelenks bereit. Einige vorhandene Ausgestaltungen von achsgeführten Knien stellen eine verknüpfte Gelenkverbindung zum Ausgleich von Weichgewebedefizienzen bereit, vollbringen dies aber durch das Beugen um eine starre Schwenkachse, die das Zurückrollen unterbindet. Der Stand der Technik, der die Bewegung der Drehachse oder der Tragachse ermöglicht, ermöglicht der Tragachse, sich in den Anterior- und Posterior-Richtungen zu bewegen, aber kontrolliert die Bewegung nicht. Ein Stand der Technik offenbart eine Drehachse nahe dem Zentrum der Femurkomponente, und ein anderer Stand der Technik offenbart eine Drehachse in dem hinteren Abschnitt der Femurkomponente. Dieser Stand der Technik ermöglicht der Femurkomponente und dem Femur, sich in der Anterior- und der Posterior-Richtung relativ zu der Tibia zu bewegen, aber kontrolliert die Bewegung nicht. Die vorliegende Erfindung kontrolliert das Zurückrollen durch den Betrieb ihrer Kopplungskomponente. Ein prothetisches System gemäß einer Ausführung der Erfindung umfasst eine Tibiakomponente, die einen Tibiakopf und einen Tibiaschaftabschnitt aufweist, wobei der Tibiakopf eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, einen Tibiaeinsatz mit einer Lageroberfläche, der angepasst ist, um auf der Oberseite des Tibiakopfes positioniert zu werden, eine Femurkomponente, die einen Basisabschnitt, ein zentrales Gehäuse und einen Femurschaftabschnitt aufweist, wobei die Femurkomponente eine Achse der Extension-Flexion-Drehung aufweist, wobei der Basisabschnitt ein Paar Kondyli aufweist, eine mechanische Kopplungskomponente, die die Tibiakomponente mit der Femurkomponente und mit dem Tibiaeinsatz zwischen der Tibiakomponente und der Femurkomponente verknüpft, so dass es ein Kontaktzentrum zwischen den Kondyli und der Lageroberfläche gibt, wobei die mechanische Kopplungskomponente angepasst ist, um es zu ermöglichen, dass sich das Kontaktzentrum während der Flexion posterior bewegt, um die Bewegung der Achse der Extension-Flexion-Drehung in der Superior-inferior-Richtung bereitzustellen, um es zu ermöglichen, dass sich die Tibiakomponente, der Tibiaeinsatze und die Femurkomponente um eine Superior-inferior-Achse drehen, und die Achse der Extension-Flexion-Drehung von der Superior-inferior-Achse zu versetzen, um die natürliche Kinematik des Kniegelenks bereitzustellen und zu kontrollieren.
Ein prothetisches System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine mechanische Kopplungskomponente, die die Tibiakomponente mit der Femurkomponente und mit dem Tibiaeinsatz zwischen der Tibiakomponente und der Femurkomponente verknüpft, so dass es ein Kontaktzentrum zwischen den Kondyli und der Lageroberfläche gibt, wobei die mechanische Kopplungskomponente angepasst ist, um sich in den Superior-inferior-Richtungen zu bewegen und von der Bewegung in den Anterior-posterior-Richtungen abgehalten wird, wobei sich das Kontaktzentrum zwischen den Kondyli und der Lageroberfläche in der Anterior-posterior-Richtung bewegt, wenn sich die Femurkomponente durch Extension und Flexion bewegt.
Ein prothetisches System gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst eine Tibiakomponente mit einen Tibiakopf und einem Tibiaschaftabschnitt, wobei der Tibiakopf eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, einen Stab mit einem proximalen und einem distalen Ende, wobei der Stab angepasst ist, um von der Oberseite des Tibiakopfes vorzustehen, eine Kappe, die angepasst ist, um auf dem proximalen Ende des Stabs montiert zu werden, einen Tibiaeinsatz mit einer Öffnung, wobei der Tibiaeinsatz angepasst ist, um auf der Oberseite des Tibiakopfes positioniert zu werden, wobei die Öffnung des Tibiaeinsatzes angepasst ist, um den Stab und die Kappe aufzunehmen, eine Femurkomponente mit einem Basisabschnitt und einem zentralen Gehäuse mit einem Femurschaftabschnitt, wobei der Basisabschnitt ein Paar Kondyli und zwei sich posterior erstreckende Lappen aufweist, eine Tragachse, die angepasst ist, um die Lappen zu verbinden und sich zwischen den Lappen zu erstrecken, und ein Verknüpfungsglied mit einem anterioren Ende und einem posterioren Ende, wobei das Verknüpfungsglied angepasst ist, um mit der Tragachse an dem posterioren Ende des Verknüpfungsglieds verbunden zu werden und den Stab und die Kappe an dem anterioren Ende des Verknüpfungsglieds aufzunehmen.
Es wird eine Methode zum Ersetzen eines Gelenks mit einem prothetischen System beschrieben, die das Beschneiden des proximalen Endes der Tibia des Patienten, um den Tibiaknochenmarkkanal der Tibia freizulegen, das Beschneiden des distalen Endes des Femurs des Patienten, um den Femurknochenmarkkanal freizulegen, das Verbinden eines Tibiaschafts und eines Femurschafts mit einem prothetischen System, wobei das prothetische System eine mechanische Kopplungskomponente aufweist, das Einsetzen des Tibiaschafts in den Tibiaknochenmarkkanal und das Einsetzen des Femurschafts in den Femurknochenmarkkanal umfasst. Die Methode ermöglicht einem Chirurgen, von einer primären oder einer Revisionsprothese mit üblichen Knochenschnitten und üblicher Ausstattung auf das prothetische System zu wechseln. Das prothetische System ermöglicht dem Chirurgen, einen richtig bemessenen Tibiaeinsatz und eine Kappe auszuwählen, so dass eine vormontierte Femurkomponente verwendet werden kann, wodurch die Dauer an dem Zusammenbau des Knies gewidmeter Operationszeit erheblich reduziert wird.
Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine bioresorbierbare Stoßstange in dem prothetischen System platziert werden kann, um eine Drehung der prothetischen Komponenten um eine Superior-inferior-Achse zu verhindern, bis die Stoßstange von dem Körper resorbiert wurde.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine anteriore Perspektivansicht einer Ausführungsform der Erfindung, die das prothetische System bei Extension zeigt.
1B ist eine anteriore Perspektivansicht der in 1A gezeigten Ausführungsform, die das prothetische System bei Flexion zeigt.
2 ist eine posteriore Ansicht einer Ausführungsform der Prothese.
3 ist eine anteriore Ansicht einer Ausführungsform der Prothese.
4 ist eine Draufsicht einer Ausführungsform der Prothese.
5 ist eine auseinander gezogene Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung.
6A-E ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Prothese, die von der Extension in 6A zu der Flexion in 6E fortschreiten.
Detaillierte Beschreibung
1 stellt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines prothetischen Systems bei Extension in 1A und bei Flexion um 90° in 1B dar. 2 und 3 zeigen eine posteriore Ansicht bzw. eine anteriore Ansicht einer Ausführungsform des prothetischen Systems bei Extension. 4 zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform des prothetischen Systems bei Extension. Während die dargestellte Ausführungsform ein Kniegelenk ist, könnte die vorliegende Erfindung bei anderen Gelenken verwendet werden, wie etwa einem Hüftgelenk oder einem Schultergelenk. Das prothetische System umfasst eine Femurkomponente 100, eine Tibiakomponente 200, einen Tibiaeinsatz 300 und eine mechanische Kopplungskomponente oder einen Abschnitt 400 mit Achsführung. Bei der Operation mit einem prothetischen System werden die Tibia und der Femur beschnitten, wobei die Knochenmarkkanäle der Tibia und des Femurs zum Aufnehmen von Schäften chirurgisch vorbereitet werden. Das System der vorliegenden Erfindung erfordert die gleichen Knochenschnitte und die gleiche Ausstattung wie ein primäres oder ein Revisionssystem, wie etwa zum Beispiel das Genesis II-Knietotalsystem von Smith & Nephew. Lediglich ein zusätzlicher Schnitt ist bei der vorliegenden Erfindung notwendig.
Die Tibiakomponente 200 umfasst einen Tibiakopf 202 und einen Tibiaschaftabschnitt 204. Der Tibiaschaftabschnitt 204 umfasst einen im Allgemeinen zylindrischen Abschnitt 206, der integral mit dem distalen Ende 208, das einen Morsekegel beinhaltet, gebildet ist. Das distale Ende 208 kann einen langen Schaft aufweisen, der über den Morsekegel auf eine dem Fachmann wohlbekannte Art und Weise befestigt ist (nicht gezeigt). Das distale Ende 208 ist entweder mit oder ohne einen an dem Morsekegel befestigten langen Schaft in den Knochenmarkkanal der beschnittenen Tibia gepasst.
Die Femurkomponente 100 umfasst ein Paar Kondyli 102, die metallisch und hoch poliert und auf einem Basisabschnitt 103 der Femurkomponente 100 gebildet sind. Die Kondyli 102 greifen in den Tibiaeinsatz 300 ein. Die Femurkomponente 100 weist einen J-förmigen Querschnitt auf und weist demzufolge J-förmige kondyläre Oberflächen 102 auf. Diese J-förmigen Oberflächen weisen mindestens zwei verschiedene Krümmungsradien auf: einen distalen Radius und einen posterioren Radius. In der gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist der distale Krümmungsradius größer als der posteriore Krümmungsradius. Der Basisabschnitt 103 umfasst ein Paar sich posterior erstreckender Lappen 104, die mit dem Element 400 mit Achsführung wie unten beschrieben verbunden sind. Ein zentrales Gehäuse 106 mit einer oberen Wand 108 und Seitenwänden 110 ist mit den kondylären Abschnitten integral und zwischen diesen positioniert. Ein Femurschaftabschnitt 112 mit einem proximalen Ende 114, das einen Morsekegel beinhaltet, ist von der oberen Wand 108 mit Winkel montiert. Das proximale Ende 114 kann einen langen Schaft aufweisen, der über den Morsekegel auf eine dem Fachmann wohlbekannte Art und Weise befestigt ist (nicht gezeigt), oder kann ohne einen langen Schaft verwendet werden. Das proximale Ende 114 des Schaftabschnitts 112 wird entweder mit oder ohne einen an dem Morsekegel befestigten langen Schaft in den Knochenmarkkanal des beschnittenen Femurs eingesetzt.
Zur Vereinfachung wird die bevorzugte Ausführungsform so beschrieben, dass sie zwei Krümmungsradien entlang der distalen und der posterioren Oberfläche der Femurkomponente 100 aufweist, wobei der distale Radius größer ist als der posteriore Radius, wie oben erörtert. Es versteht sich, dass es von Vorteil sein kann, eine oder mehrere zusätzliche Krümmungsradien entlang der äußeren Oberfläche der Femurkomponente einzubeziehen. Insbesondere kann ein dritter Radius verwendet werden, um die Krümmung an der proximalen Oberfläche der Lappen 104 der posterioren Kondyli zu bilden. Die Anzahl und die Beziehung der Krümmungsradien kann variiert werden, ohne den Bereich dieser Erfindung, wie in den beigefügten Patentansprüchen definiert, zu verlassen.
5 ist eine auseinander gezogene posteriore Perspektivansicht einer Ausführungsform des prothetischen Systems. Ein Stab 210 wird auf der Oberseite des Tibiakopfes 202 in der vertikalen (Superior-inferior-) Richtung senkrecht zu dem Tibiakopf 202 positioniert, und ein Anschlag 212 wird an dem posterioren Abschnitt des Tibiakopfes 202 positioniert. Der Stab 210 nimmt eine Kappe 414 auf. Die Kappe 414 wird über ein Befestigungselement 420 oder irgendeine andere, dem Fachmann bekannte Methode an dem Stab 210 gesichert.
Der Tibiaeinsatz 300 weist eine obere Lageroberfläche 302 und einen beschnittenen Abschnitt 304 mit einer Öffnung 306 und einer Kerbe 308 auf. Die Öffnung 306 des Tibiaeinsatzes nimmt den Tibiastab 210 und die Kappe 414 auf, so dass sich der Tibiaeinsatz 300 auf dem Tibiakopf 202 befindet. In der dargestellten Ausführungsform dreht sich der Tibiaeinsatz um die vertikale (Superior-inferior-)Achse. Die Drehung des Tibiaeinsatzes wird von der Kerbe 308 an dem Hinterteil des Tibiaeinsatzes 300 und dem Anschlag 212 des Tibiakopfes 202 kontrolliert. Die Kondyli der Femurkomponente wandern auf der Lageroberfläche 302 des Tibiaeinsatzes 300 in Translation.
Der Abschnitt 400 mit Achsführung umfasst ein Verknüpfungsglied 402 mit einer Öffnung 404 in der Medial-lateral-Richtung an dem posterioren Ende und einer Öffnung 406 in der Superior-inferior-Richtung an dem anterioren Ende. Zwei Buchsen 408 passen in die Enden der posterioren Öffnung 404. Das posteriore Ende des Verknüpfungsglieds 402 ist zwischen den Lappen 104 der Femurkomponente 100 positioniert. Das Verknüpfungsglied 402 ist durch eine Tragachse 410, die in den Öffnungen 105 beider Lappen 104 der Femurkomponente 100 und durch die posteriore Öffnung 404 und die Buchsen 408 des Verknüpfungsglieds positioniert ist, drehbar mit der Femurkomponente verbunden. Die Tragachse 410 ist an den Lappen 104 über zwei Tragachsenklemmen 412 an jedem Ende der Tragachse 410 gesichert. Alternativ dazu könnte die Tragachse 410 an den Lappen 104 über irgendeine dem Fachmann bekannte Methode gesichert werden. Die anteriore Öffnung 406 des Verknüpfungsglieds nimmt den Tibiastab 210 und die Kappe 414 auf. Das Verknüpfungsglied 402 wandert den Stab 210 und die Kappe 414 in Translation hinauf und hinunter und dreht sich um die Superior-inferior-Achse. Die Kappe 414 weist einen Hüllenabschnitt 418 und einen Randabschnitt 416, der an ihrem proximalen Ende positioniert ist, auf. Alternativ dazu könnte die Kappe 414 lediglich auf das obere Ende des Tibiastabs 210 passen und keinen Hüllenabschnitt aufweisen. Die anteriore Öffnung 406 des Verknüpfungsglieds 402 weist in ihrer distalen Hälfte einen kleineren Durchmesser auf, so dass der Rand 416 der Kappe 414 auf dem kleineren Durchmesser einrastet und die Translation des Verknüpfungsglieds 402 kontrolliert.
Die Kappe 414 ist ein separates Stück, und verschiedenen Größen sind erhältlich, um mit der Dicke des Tibiaeinsatzes 300 übereinzustimmen. Dies ermöglicht es, die Femurkomponente vorzumontieren, und ermöglicht dem Chirurgen, während der Operation die geeignete Größe der Kappe und des Tibiaeinsatzes auszuwählen, um einen sachgerechten Betrieb des prothetischen Systems zu gewährleisten. Dies unterscheidet sich von den meisten Systemen, bei denen der Chirurg die Femurkomponente auf der Basis der Größe des Tibiaeinsatzes zusammenbauen muss.
Wie durch 6 veranschaulicht, ermöglicht der Betrieb des Abschnitts 400 mit Achsführung ein Zurückrollen des Femurs und kontrolliert diese Bewegung. 6 zeigt das prothetische System, das sich aus voller Extension (0° Flexion) in 6A zu 140° Flexion in 6E bewegt. Das prothetische System befindet sich in 45° Flexion in 6B, 90° Flexion in 6C und 120° Flexion in 6D. Wie in 6A gezeigt, befindet sich das Verknüpfungsglied 402, wenn sich das Knie in Extension befindet, nahe dem oberen Ende des Tibiastabs 210 und der Kappe 414.
Eine Distraktion wird von der Kappe 414 des Tibiastabs 210 durch Einrasten auf dem inneren Durchmesser der anterioren Öffnung 406 des Verknüpfungsglieds verhindert. Wenn sich das Knie aus der Extension in die Flexion bewegt, bewegt sich das Verknüpfungsglied 402 den Tibiastab 210 und die Kappe 414 hinunter. Das Verknüpfungsglied 402 bewegt sich nicht in den Anterior-posterior-Richtungen, was ermöglicht, dass sich die Tragachse 410 lediglich entlang der Superior-inferior-Achse bewegt.
Wie in 6 gezeigt, bewegt sich die Tragachse in der Inferior-Richtung, wenn sich das Knie aus der Extension in die Flexion bewegt, und bewegt sich in der Superior-Richtung, wenn sich das Knie aus der Flexion in die Extension bewegt. Die Tragachse 410 bewegt sich inferior, bis eine Posterior-Bewegung der Femurkomponente 100 die Femurkomponente 100 so positioniert, dass sie den posterioren Rand des Tibiaeinsatzes 300 hochrutscht, dann bewegt sich die Tragachse 410 superior. In der gezeigten Ausführungsform wird dies in eine Inferior-Bewegung der Tragachse 410 übertragen, wenn sich das Knie von 0° auf 90° Flexion bewegt, in keine vertikale Bewegung der Tragachse 410 von etwa 90° bis etwa 120° und in eine Superior-Bewegung von etwa 120° bis etwa 140° Flexion. Die exakte Bewegung der Tragachse 410 durch die Reichweite der Knieflexion kann sich abhängig von der Größe der Komponenten und anderer Ausgestaltungsmerkmale, die für diese Erfindung nicht entscheidend sind, ändern.
Das Kontaktzentrum der Kondyli 102 auf der Lageroberfläche 302 bewegt sich in der Posterior-Richtung, wenn sich das Knie aus der Extension in die Flexion bewegt, und bewegt sich in der Anterior-Richtung, wenn sich das Knie von der Flexion in die Extension bewegt. In 6 repräsentiert P das Kontaktzentrum der Kondyli und der Lageroberfläche. Da der Krümmungsradius der Kondyli abnimmt, wenn sich das Knie von der Extension in die Flexion bewegt, nimmt die Entfernung X des Kontaktzentrums P zu dem zentralen Punkt der Tragachse von der Extension zu der Flexion in der gezeigten Ausführungsform bis zu etwa 120° Flexion ab.
Die Freiheit der Tragachse 410, sich superior-inferior zu bewegen, während sie die Femur- und Tibiakomponenten über das Verknüpfungsglied 402 verknüpft, und die Versetzung der Tragachse 410 relativ zu dem Drehzentrum der Femurkomponente 100 resultieren in dem Zurückrollen der Femurkomponente während der Flexion, während der Kontakt zwischen der Femurkomponente und dem Tibiaeinsatz 300 beibehalten wird. Das Zunehmen der posterioren Versetzung der Tragachse 410 von dem Drehzentrum der Femurkomponente 100 führt zu einer zunehmenden Anterior-Verlagerung des Kontaktzentrums P zwischen der Femurkomponente 100 und dem Tibiaeinsatz 300 bei Extension und zu einer zunehmenden Verschiebung des Verknüpfungsglieds 402 den Stab 210 und die Kappe 414 hinunter bei Flexion. Das Zunehmen der Inferior-Versetzung der Tragachse 410 von dem Drehzentrum der Femurkomponente 100 führt zu einer zunehmenden Posterior-Verlagerung des Kontaktzentrums zwischen der Femurkomponente und dem Tibiaeinsatz bei Flexion und zu einer abnehmenden Verschiebung des Verknüpfungsglieds 402 den Stab 210 und die Kappe 414 hinauf bei Extension.
Die Fähigkeit des Verknüpfungsglieds 402, sich superior-inferior auf dem Tibiastab 210 und der Kappe 414 zu verschieben, ermöglicht spezifische Kombinationen der Länge des Verknüpfungsglieds, der Anterior-posterior-Versetzung und der Superior-inferior-Versetzung der Tragachse 410, so dass die Anterior-posterior-Lage des Kontaktzentrums zwischen der Femurkomponente und dem Tibiaeinsatz als eine Flexionsfunktion spezifiziert und kontrolliert werden kann. Zum Beispiel kann geringeres Zurückrollen für Knie kleinerer Größe wünschenswert sein. Die Bewegung ist weiter durch Kombinieren der oben beschriebenen Bewegung mit den zwei verschiedenen Krümmungsradien (der kleinere distal und der größere posterior) in dem Kondyliteilabschnitt der Femurkomponente angepasst – dargestellt durch die Entfernung X, wenn sich das Knie von Extension zu Flexion in 6 bewegt. Abhängig von den spezifischen Zielen in Bezug auf das Auftreten eines Zurückrollens während der Flexion könnte ein Knie mit Achsführung gemäß dieser Erfindung mit einem einzelnen Krümmungsradius auf der Femurkomponente oder zwei oder mehr Krümmungsradien ausgestaltet werden. Während zwei Radien in der bevorzugten Ausführungsform gezeigt sind, versteht es sich, dass die Prinzipien dieser Erfindung nicht so eingeschränkt sein dürfen.
Bei dem Spezifizieren der Bewegung als eine Flexionsfunktion (Kinematik) können die Muskelleistung und die Leistung anderer Weichgewebe optimiert werden. Zum Beispiel wird das Zurückrollen des Femurs als Verbesserung der Effizienz des Extensormechanismus anerkannt. Im Allgemeinen ist das Zurückrollen eine Posterior-Verlagerung des Kontaktzentrums der Femurkomponente auf der Tibiakomponente, wenn das Knie gebeugt wird und eine Anterior-Verlagerung des Kontaktzentrums der Femurkomponente auf der Tibiakomponente, wenn das Knie gestreckt ist. Drei Parameter definieren und kontrollieren die Kinematik, einschließlich des Zurückrollens, in dem prothetischen System der vorliegenden Erfindung. Der erste Parameter ist die Anterior-posterior- und Superior-inferior-Platzierung der Tragachse in den Femurkondyli. Bei dem ersten Parameter ist die Drehachse in dem posterioren Abschnitt der Femurkomponente positioniert, ohne übermäßige strukturelle Belastung weg von der natürlichen Lastsachse der Knieknochenstruktur aufzuerlegen. Auf diese Weise wird die Lastachse nicht in der Anterior-posterior- oder Medial-lateral-Richtung von der natürlichen Lastachse der Tibia verdreht. Der zweite Parameter besteht aus den zwei verschiedenen Krümmungsradien in dem J-Kurven- Teilabschnitt der Femurkomponente. Der dritte Parameter ist die Länge des Verknüpfungsglieds. Das Anpassen dieser Parameter gemäß der Art und der Größe des Implantats optimiert die Kinematik und die Leistung des Gelenks und ermöglicht die Kontrolle des Zurückrollens.
Zusätzlich dazu ermöglicht das prothetische System keine Subluxation in den Medial-lateral-Richtungen oder in den Anterior-posterior-Richtungen, da die Tibiakomponente mechanisch mit der Femurkomponente verknüpft ist.
Das prothetische System gemäß einer Ausführungsform teilt übliche Ausgestaltungselemente eines primären und eines Revisionssystems wie etwa des Genesis II von Smith & Nephew oder anderer Knietotalsysteme. Dies ermöglicht einem Chirurgen, intraoperativ von einem primären oder einem Revisionsimplantat zu einem achsgeführten Implantat mit üblichen Knochenschnitten und der gleichen Ausstattung zu wechseln, statt ein separates System und separate Instrumente zu benutzen. Das prothetische System gemäß einer Ausführungsform erfordert lediglich drei Schnitte mehr als in einem typischen Revisions-Knieersatzverfahren erforderlich sind. Die zusätzlichen Schnitte werden benötigt, um das breitere zentrale Gehäuse der Femurkomponente, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, unterzubringen, den Tibiakopf auf eine neutrale (0°) Neigung zu ändern und die Tragachse unterzubringen. Sogar bei diesen wenigen zusätzlichen Schnitten stellt das System gemäß dieser Erfindung einen relativ einfachen intraoperativen Wechsel von einem Standardrevisionsknie zu einem achsgeführten Knie bereit. Das prothetische System gemäß einer Ausführungsform benutzt eine vormontierte Femurkomponente, so dass der Chirurg keine Femurkomponente, auf der Basis des Tibiaeinsatzes zusammenbauen muss. Der Tibiakopf der vorliegenden Erfindung kann einige Dicken von Tibiaeinsätzen unterbringen, die den Chirurgen befähigen, einen Tibiaeinsatz von geeigneter Dicke und eine entsprechende Kappe zu wählen und eine vormontierte Femurkomponente zu verwenden. Das Ermöglichen des intraoperativen Wechsels zu dem Knie mit Achsführung der vorliegenden Erfindung verringert durch das Verringern der Verfahrenszeit die Gefahr für den Patienten.
Das prothetische System gemäß einer Ausführungsform ist ausgelegt, um Körpersegmente anzunehmen, um allen Knochen in dem Kniebereich (Femur oder Tibia) im Fall von Tumorresektionen oder Trauma zu ersetzen. Derartige Körpersegmente können an den Morsekegeln auf den Schaftabschnitten 204 und/oder 112 auf eine im Allgemeinen herkömmliche Art und Weise oder durch irgendein anderes auf dem Fachgebiet bekanntes Befestigungsmittel gesichert werden. Falls eine zusätzliche Prothese zum Ersatz des Knochens erforderlich ist, wird sie als eine separate Komponente bereitgestellt.
Im Allgemeinen ist ein Implantat nach der Operation einige Wochen lang instabil, da kein Narbengewebe in der Gelenkumhüllung vorhanden ist. Während dieser Zeit, die typischerweise etwa sechs Wochen dauert, aber von Patient zu Patient beträchtlich variieren kann, ist es wünschenswert, keine Drehung entlang der Superior-inferior-Achse zu ermöglichen. In einer Ausführungsform des prothetischen Systems wird eine bioresorbierbare Stoßstange 600 (in 5 gezeigt) in der Aussparung des Tibiaeinsatzes 300 zwischen der Kerbe 308 und dem Anschlag 212 des Tibiakopfes platziert. Dies ermöglicht es, ein Implantat beim Implantieren zu fixieren, aber ermöglicht später, dass sich das Implantat dreht, wenn das Material von dem Körper resorbiert wird. Die Resorptionsrate kann durch Wählen der richtigen Komposition für die Stoßstange 600 ausgewählt werden, um den besonderen Bedürfnissen des Patienten gerecht zu werden.
Eine Ausführungsform gemäß dieser Erfindung ist ein prothetisches System und eine Ausrüstung von Gelenkersatzteilen wie etwa einem Knie. Neben den oben beschriebenen Komponenten umfasst die Ausrüstung von Teilen Schneideblöcke, Reibahlen und Proben.
Eine Methode zur Verwendung des prothetischen Systems zum Ersetzen eines Gelenks wie etwa eines Knies ist die Folgende:

(1) Beschneiden des proximalen Endes der Tibia, um den Tibiaknochenmarkkanal der Tibia freizulegen;
(2) Beschneiden des distalen Endes des Femurs, um den Femurknochenmarkkanal freizulegen;
(3) Verbinden des Tibiaschafts und des Femurschafts mit dem prothetischen System;
(4) Einsetzen eines Femurschafts in den Femurknochenmarkkanal; und
(5) Einsetzen eines Tibiaschafts in den Tibiaknochenmarkkanal.

Diese Methode umfasst zusätzlich das intraoperative Auswählen des geeigneten Tibiaeinsatzes und der Kappe.
In einer alternativen Ausführungsform kann die mechanische Kopplungskomponente in anderen Gelenken verwendet werden, wobei es ermöglicht wird, dass die Drehachse des Gelenks in Translation wandert, um kontrolliertes Zurückrollen und natürliche Kinematik während der Flexion oder Extension des Gelenks bereitzustellen.
Die Offenbarung von Systemen und Vorgängen, wie oben ausgeführt, soll den Bereich der vorliegenden Erfindung nicht einschränken. Verschiedene Kopplungsmechanismen, die ermöglichen, dass sich das Kontaktzentrum zwischen den Kondyli und dem Tibiaeinsatz während der Flexion posterior bewegt, die Bewegung der Achse der Extension-Flexion-Drehung in der Superior-inferior-Richtung bereitstellen, die Drehung um die Superior-inferior-Achse ermöglichen und kontrollieren und die Drehachse von der Superior-inferior-Achse versetzen, um natürliche Kinematik des Kniegelenks oder eines anderen Gelenks bereitzustellen, können verwendet werden.

Claims

Ein prothetisches System zum Erfüllen der Funktion eines Kniegelenks, das Folgendes beinhaltet: (a) eine Tibiakomponente (200) mit einem Tibiakopf (202) und einem Tibiaschaftabschnitt, wobei der Tibiakopf eine Oberseite und eine Unterseite aufweist; (b) einen Stab (210) mit einem proximalen Ende (114) und einem distalen Ende, wobei der Stab angepasst ist, um von der Oberseite des Tibiakopfes vorzustehen; (c) einen Tibiaeinsatz (300) mit einer Öffnung, wobei der Tibiaeinsatz (300) angepasst ist, um auf der Oberseite des Tibiakopfes (202) positioniert zu werden, wobei die Öffnung des Tibiaeinsatzes (300) angepasst ist, um den Stab (210) aufzunehmen; (d) eine Femurkomponente (100) mit einem Basisabschnitt (103) und einem zentralen Gehäuse (106) mit einem Femurschaftabschnitt (112), wobei der Basisabschnitt ein Paar Kondyli (102) und zwei sich posterior erstreckende Lappen (104) aufweist; (e) eine Tragachse (410), die angepasst ist, um die Lappen (104) zu verbinden und sich zwischen den Lappen (104) zu erstrecken; und (f) ein Verknüpfungsglied (402) mit einem anterioren Ende und einem posterioren Ende, wobei das Verknüpfungsglied (402) angepasst ist, um mit der Tragachse (410) an dem posterioren Ende des Verknüpfungsglieds (402) verbunden zu werden und den Stab (210) an dem anterioren Ende des Verknüpfungsglieds (402) aufzunehmen, so dass es eine Distraktion des prothetischen Systems verhindert.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, das ferner eine anteriore Öffnung in dem Verknüpfungsglied und eine Kappe (414), die angepasst ist, um auf dem Stab (210) montiert zu werden, beinhaltet, wobei die Kappe (414) einen Randabschnitt aufweist, der sich über den Durchmesser des proximalen Endes (114) des Stabes (210) hinaus erstreckt, wobei die anteriore Öffnung des Verknüpfungsgliedes (402) einen kleineren Durchmesser an ihrem distalen Ende aufweist, wodurch der Randabschnitt in den kleineren Durchmesser an der anterioren Öffnung des Verknüpfungsgliedes (402) eingreift.
Prothetisches System gemäß Anspruch 2, das ferner ein Kappe (414) haltendes Befestigungselement (420) zum Befestigen der Kappe (414) an dem Stab (210) beinhaltet.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, das ferner eine posteriore Öffnung (404) in dem Verknüpfungsglied (402) und zwei Buchsen (408), die angepasst sind, um in die posteriore Öffnung (404) des Verknüpfungsgliedes (402) zu passen und die Tragachse (410) aufzunehmen, beinhaltet.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, das ferner zwei Tragachse haltende Befestigungselemente beinhaltet, die angepasst sind, um die Tragachse (410) am Platz zu halten.
Prothetisches System gemäß Anspruch 5, wobei die Tragachse haltenden Befestigungselemente (420) klemmenartige Befestigungselemente (412) sind.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, das ferner einen Morsekegel beinhaltet, der auf dem distalen Ende des Tibiaschaftabschnitts (204) angeordnet ist.
Prothetisches System gemäß Anspruch 7, wobei der Morsekegel angepasst ist, um in einen Knochenmarkkanal einer Tibia eines Patienten eingesetzt zu werden.
Prothetisches System gemäß Anspruch 7, das ferner einen langen Tibiaschaft beinhaltet, der angepasst ist, um mit dem distalen Ende des Morsekegels verbunden zu werden.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, das ferner ein Tibiakörpersegment beinhaltet, das angepasst ist, um mit dem Tibiaschaftabschnitt (204) verbunden zu werden.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, das ferner einen Morsekegel beinhaltet, der auf dem proximalen Ende (114) des Femurschaftabschnitts angeordnet ist.
Prothetisches System gemäß Anspruch 11, wobei der Morsekegel angepasst ist, um in einen Knochenmarkkanal eines Femurs eines Patienten eingesetzt zu werden.
Prothetisches System gemäß Anspruch 11, das ferner einen langen Femurschaft beinhaltet, der angepasst ist, um mit dem proximalen Ende (114) des Morsekegels verbunden zu werden.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, das ferner ein Femurkörpersegment beinhaltet, das angepasst ist, um mit dem Femurschaftabschnitt verbunden zu werden.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, wobei der Tibiaeinsatz eine posteriore Kerbe aufweist und die Oberseite des Tibiakopfes (202) einen posterioren Anschlag (212) aufweist, wodurch die Drehung des Tibiaeinsatzes von dem posterioren Anschlag (212) beschränkt wird.
Prothetisches System gemäß Anspruch 15, das ferner eine bioresorbierbare Stoßstange beinhaltet, die angepasst ist, um in die Kerbe zu passen und den Anschlag (212) zur Verhinderung der Drehung des Tibiaeinsatzes (300) zu umgeben.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, wobei sich ein erster Abstand zwischen dem zentralen Punkt der Tragachse (410) und dem distalen Abschnitt der Kondyli (102) von einem zweiten Abstand zwischen dem zentralen Punkt der Tragachse (410) und dem posterioren Abschnitt der Kondyli unterscheidet.
Prothetisches System gemäß Anspruch 2, wobei die Femurkomponente (100) vormontiert ist und der richtig bemessene Tibiaeinsatz (300) und die entsprechende Kappe (414) während des Ersatzes des Kniegelenks ausgewählt werden.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, wobei das Verknüpfungsglied (402) die Tibiakomponente (200) mit der Femurkomponente (100) und mit dem Tibiaeinsatz (300) zwischen der Tibiakomponente (200) und der Femurkomponente (100) verknüpft, so dass es ein Kontaktzentrum zwischen den Kondyli (102) und einer Lageroberfläche des Tibiaeinsatzes (300) gibt, wobei das Verknüpfungsglied (402) angepasst ist, um sich in den Superior-inferior-Richtungen zu bewegen, und von der Bewegung in den Anterior-posterior-Richtungen abgehalten wird, wobei sich das Kontaktzentrum zwischen den Kondyli (102) und der Lageroberfläche in der Anterior-posterior-Richtung bewegt, wenn sich die Femurkomponente (100) durch Extension und Flexion bewegt.
Prothetisches System (100) gemäß Anspruch 19, wobei das Verknüpfungsglied (402) und der Tibiaeinsatz (300) angepasst sind, um sich um eine Inferior-superior-Achse zu drehen.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, wobei das Verknüpfungsglied (402) die Tibiakomponente (200) mit der Femurkomponente (100) und mit dem Tibiaeinsatz (300) zwischen der Tibiakomponente (200) und der Femurkomponente (100) verknüpft, so dass es ein Kontaktzentrum zwischen den Kondyli (102) und einer Lageroberfläche des Tibiaeinsatzes (300) gibt, wobei das Verknüpfungsglied (402) angepasst ist, um es zu ermöglichen, dass sich das Kontaktzentrum während der Flexion posterior bewegt, um die Bewegung der Achse der Extension-Flexion-Drehung in der Superior-inferior-Richtung zu ermöglichen und um es zu ermöglichen, dass sich die Tibiakomponente (200), der Tibiaeinsatz (300) und die Femurkomponente (100) um eine Superior-inferior-Achse drehen, um die natürliche Kinematik des Kniegelenks bereitzustellen und zu kontrollieren.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, das ferner Schneideblöcke, Reibahlen und Proben beinhaltet.
Prothetisches System gemäß Anspruch 1, wobei das Verknüpfungsglied (402) betriebsfähig ist, um während der Flexion des prothetischen Systems eine relative Anterior-posterior-Bewegung zwischen der Femurkomponente (100) und dem Tibiaeinsatz (300) zu erzeugen, während eine starre Beziehung zwischen der Femurkomponente (100) und der Tibiakomponente (200) in einer Anterior-posterior-Richtung gewahrt wird.
Prothetisches System gemäß Anspruch 23, wobei die Femurkomponente (100) angepasst ist, um sich um die Tragachse (410) zu drehen, und das Verknüpfungsglied (402) angepasst ist, um sich während der Flexion des prothetischen Systems entlang dem Stab (210) superior zu bewegen.